Почему акустика важна в воздуховодах ОВК
Воздуховоды притока и вытяжки - наиболее распространённый путь передачи шума вентилятора, шума оборудования и перекрёстных помех между соседними помещениями в коммерческих и общественных зданиях. Скромная приточная установка, у которой частота прохождения лопаток вентилятора обычно составляет от 60 до 300 Гц в зависимости от скорости вращения и числа лопаток, способна создавать 75–85 дБ(A) на выходе из воздуховода, что намного выше любого разумного целевого значения для помещений с постоянным пребыванием людей. Без акустической обработки этот шум распространяется через стенки воздуховодов (излучение), по внутренним полостям воздуховодов в другие помещения (перекрёстные помехи) и напрямую через диффузоры в обитаемое пространство. Акустическая облицовка и шумоглушители - инженерный ответ на эту проблему.
Материалы акустической облицовки воздуховодов
- Стекловолоконная облицовка воздуховодов с покрытием из фольги/мата: отраслевой стандарт, толщина 25 мм или 50 мм, NRC около 0,70 (25 мм)–0,85 (50 мм). Распространённые бренды: Owens Corning QuietR, Knauf SoundShield, Johns Manville Permacote. Подходит для обычных коммерческих систем ОВК вплоть до номинальной скорости воздуха, заявленной производителем, как правило около 20–25 м/с (4000–5000 футов в минуту). Ограничения: эрозия волокон при высокой скорости, риск плесени во влажных условиях, не подходит для чистых помещений и стерильных зон фармацевтики.
- Минеральная вата (каменная вата, базальтовая вата): выше допустимая температура (до 750 °C непрерывно против 250 °C у стекловолокна), лучше пожарные характеристики (Euroclass A1, негорючая), подходит для огнестойких участков воздуховодов и высокотемпературной вытяжки. NRC 0,65-0,90 в зависимости от плотности. Известные марки: Rockwool Conlit, Knauf RockSorb. Стоит немного дороже стекловолокна.
- Меламиновая акустическая пена: соответствует VDI 6022 по гигиене, гладкая поверхность, которую можно протирать, не содержит волокон (нет выделения волокон в воздух). NRC 0,80-0,95. Применяется в фармацевтике, чистых помещениях, здравоохранении и гостиницах, где выделение волокон недопустимо. Стоимость выше (в 3-5 раз выше, чем у стекловолокна). Известные марки: Basotect (BASF).
- Полиэфирный акустический мат: на основе PET, перерабатываемый, без выделения волокон при обращении, всё чаще задаётся в проектах устойчивого строительства (LEED, Green Star, BREEAM). NRC 0,70-0,85.
- Перфорированная внутренняя обшивка из нержавеющей стали с заполнением минеральной ватой: твёрдая внутренняя поверхность для мойки в чистых помещениях, заполнение минеральной ватой для поглощения. NRC 0,55-0,75 (поглощает меньше из-за перфорированного покрытия), но износостойкая.
NRC и поглощение по частотам
NRC это среднее значение по четырём частотам. Для отдельных проектов (театры, студии звукозаписи, телецентры) важнее поглощение в отдельных октавных полосах, чем среднее NRC. Типичные коэффициенты поглощения для стекловолоконного лайнера 50 мм:
- 125 Гц: α = 0,20-0,40 (слабое поглощение низких частот)
- 250 Гц: α = 0,50-0,75
- 500 Гц: α = 0,80-0,95
- 1000 Гц: α = 0,90-0,98
- 2000 Гц: α = 0,85-0,95
- 4000 Гц: α = 0,80-0,90
Обратите внимание на слабое поглощение на низких частотах: октавные полосы 63–250 Гц, включая 125 Гц, - это то место, где сосредоточена значительная часть шума вентиляторов ОВК, и их же труднее всего поглотить тонкой облицовкой. Если преобладает низкочастотный шум, увеличьте толщину облицовки (облицовка 100 мм удваивает поглощение на 125 Гц), используйте минеральную вату (на низких частотах лучше стекловолокна) или проектируйте камеры-пленумы и резонансные поглотители (резонаторы Гельмгольца, настроенные на определённые полосы частот).
Шумоглушители (глушители шума)
Если облицовка даёт распределённое поглощение, то шумоглушители дают сосредоточенные вносимые потери. Распространённые типы шумоглушителей:
- Прямоугольный пластинчатый шумоглушитель: самый распространённый в коммерческом ОВК. Внутренние пластины толщиной 100-300 мм, разделённые воздушными каналами 100-300 мм. Вносимые потери 10-30 дБ на 500-2000 Гц. Длина от 0,6 до 2,4 м. Стандартные размеры есть в готовом виде или изготавливаются по размерам проекта.
- Трубчатый (цилиндрический) шумоглушитель: вариант для круглых воздуховодов. Поглотитель в виде центрального тела по оси воздуховода плюс кольцевой поглотитель на стенке. Применяется в системах круглых спирально-навивных воздуховодов. Вносимые потери 10-25 дБ.
- Камера-плениум: большая коробчатая камера с поглощающей облицовкой. Вносимые потери на единицу длины ниже, чем у пластинчатого, но очень эффективна для поглощения низких частот (полоса 125 Гц). Применяется в ответственных проектах, где необходим контроль низких частот.
- Активный шумоглушитель (электронное шумоподавление): специализированное решение для высококлассных объектов, где пассивные шумоглушители слишком длинные или тяжёлые. Активное управление с помощью микрофонов и динамиков в воздуховоде. Эффективен в полосе 30-300 Гц. Дорогой.
Вносимые потери и шум потока: компромисс
Основное противоречие проектирования: увеличение площади пластин шумоглушителя улучшает вносимые потери, но повышает скорость в сечении и, следовательно, шум потока. Справочник ASHRAE Applications (глава Sound & Vibration) приводит таблицы шума потока в зависимости от скорости в сечении. Приблизительные значения для пластинчатого шумоглушителя длиной 1,2 м:
- Скорость на лобовом сечении 4 м/с: ~22 дБ(A) регенерированного шума
- 6 м/с: ~30 дБ(A)
- 8 м/с: ~37 дБ(A)
- 10 м/с: ~43 дБ(A)
- 12 м/с: ~48 дБ(A)
Для помещения, чувствительного к шуму, с целевым значением NC 30–35 регенерированный шум выше примерно 30 дБ(A) сводит на нет весь глушитель. Подбирайте площадь лобового сечения шумоглушителя такой, чтобы скорость оставалась ниже 6 м/с для помещений NC 30–35, 8 м/с для NC 35–40 (обычные коммерческие), 10 м/с для NC 40+ (промышленные помещения, гаражи, технические помещения).
Потери давления
Помимо шума потока шумоглушители добавляют потери давления. Типичные потери давления в зависимости от скорости в сечении для пластинчатого шумоглушителя 1,2 м:
- 4 м/с: 25-40 Па
- 6 м/с: 50-90 Па
- 8 м/с: 90-160 Па
- 10 м/с: 140-250 Па
Это увеличивает требуемое статическое давление вентилятора и, следовательно, энергопотребление его двигателя. В дата-центре на 50 МВт с расходом воздуха 3 м³/с на шумоглушитель и 4 шумоглушителями последовательно по 100 Па каждый суммарная паразитная нагрузка составляет 1,2 кВт на сборку шумоглушителей; умножьте на сотни шумоглушителей по всему объекту, и влияние на энергопотребление вентиляторов станет существенным. Выбор шумоглушителя это решение по совокупной стоимости владения (TCO), а не только по шуму.
Проектные спецификации: что определяет акустические требования
- Гостиницы (5 звёзд): обычно NC 25-30 в номерах, NC 30-35 в холле и ресторане. Требуются лайнер и шумоглушители на притоке и вытяжке. Часто двустенная акустическая конструкция воздуховодов для контроля шума через стенки.
- Театры, телевещание, студии звукозаписи: NC 15-25 в основных помещениях. Требуются обширные шумоглушители, облицовка и камеры-плениумы. Рассмотрите минеральную вату толщиной 50-100 мм. Часто индивидуально разработанная акустика.
- Больницы (операционные, реанимация): NC 30-35 плюс гигиенические требования VDI 6022/GMP. Применяйте меламиновую пену или перфорированную нержавеющую сталь с заполнением минеральной ватой. Стекловолокно в помещениях для пациентов не допускается.
- Чистые помещения (полупроводники, фармацевтика): NC 40-50 (преобладает технологическое оборудование, поэтому ОВК редко становится ограничивающим фактором). Применяйте внутреннюю перфорированную нержавеющую сталь или меламиновую пену. Выделение волокон недопустимо.
- Офисы и коммерческие здания: обычно NC 35-40. Достаточно стандартного стекловолоконного лайнера и коммерческих пластинчатых шумоглушителей.
- Промышленные объекты, дата-центры, машинные залы: обычно NC 45-60. Минимальная акустическая обработка, кроме контроля шума через стенки воздуховода.
- Общественные зоны школ и больниц: ANSI/ASA S12.60 (акустика классных комнат в США) и AS/NZS 2107 (Австралия/Новая Зеландия) задают целевые значения NC и времени реверберации, которые определяют акустическую часть спецификации ОВК.
Двустенная акустическая конструкция воздуховода
Двустенный акустический воздуховод состоит из двух оцинкованных обшивок с поглотителем между ними. Конструкция:
- Наружная обшивка: стандартная оцинкованная 22-20 ga, несущая
- Изоляция: стекловолоконный мат или минеральная вата 25-50 мм
- Внутренняя обшивка: перфорированный оцинкованный лист 26-24 ga (обычно 8-15% открытой площади), обращённый к потоку воздуха
- Распорки: омега-профиль или штампованные выступы для сохранения расстояния между обшивками
- Узел стыка: на наружной обшивке фланец TDF, на внутренней обшивке нахлёст с герметизированным швом
Двустенная конструкция даёт на 1-3 дБ большее снижение шума через стенки, чем одностенный воздуховод с облицовкой, а также механическую защиту поглотителя от эрозии потоком воздуха. Стандартное решение для гостиниц, медицинских учреждений и театров.
Оборудование Taokron для изготовления акустических воздуховодов
- Автоматическая линия для воздуховодов SBAL-V: формирует участки прямоугольных воздуховодов; для двухслойного воздуховода внутренний и наружный листы формируются как отдельные участки, затем собираются с поглотителем и распорками.
- Сварочный аппарат SB-FS1535L для угловых фланцев: автоматическая сварка угловых фланцев четырьмя горелками для производства прямоугольных воздуховодов (уголок от 3# до 5#, от 200×200 мм до 1500×3500 мм).
- Плазменный станок с ЧПУ: вырезает рисунок перфорации во внутренней обшивке, если рулон не перфорирован заранее.
- Продольно-резательный станок: готовит из рулонов поглотителя панели лайнера стандартной ширины.
- Фланцы TDF и Lockformer: стандартные соединения; для двустенной конструкции для полной герметичности может понадобиться подбор прокладки TDF.
Типичные ошибки при изготовлении акустических воздуховодов
- Слишком тонкая облицовка для поглощения низких частот: лайнер 25 мм плохо работает на 125 Гц. Для систем с преобладанием шума вентилятора используйте 50 мм и толще.
- Слишком высокая скорость в сечении шумоглушителя: шум потока сводит на нет выигрыш от вносимых потерь. Всегда проверяйте и вносимые потери (IL), и генерацию шума (NR).
- Потери давления не учтены при выборе вентилятора: сборки шумоглушителей добавляют 200-500 Па к требуемому статическому давлению вентилятора. Если их нет на характеристике вентилятора, система недопроектирована.
- Неподходящий материал для гигиенических помещений: стекловолокно в чистых помещениях или стерильных фармацевтических помещениях не соответствует требованиям. Применяйте меламиновую пену или перфорированную нержавеющую сталь.
- Пропущен расчёт шума через стенки: облицовка поглощает звук внутри, но не останавливает его прохождение через стенки воздуховода. Для помещений с низким NC добавьте внешнюю массу (звукоизолирующую обшивку) или используйте двустенную конструкцию.
- Неудачное место установки шумоглушителя: если установить шумоглушитель в конце длинного участка воздуховода, шум успевает распространиться до обработки. Размещайте его ближе к вентилятору, лучше всего между приточной установкой и первым ответвлением.
Запросить цену Taokron на оборудование для акустических воздуховодов →
Вопросы и ответы
Что такое акустическая облицовка воздуховода ОВК?
Звукопоглощающий внутренний лайнер внутри воздуховода ОВК для ослабления шума вентилятора и перекрёстной слышимости. Типичные материалы: стекловолокно (обычные коммерческие объекты), минеральная вата (высокие температуры и огнестойкость), меламиновая пена (чистые помещения и фармацевтика), полиэфирный мат (устойчивое строительство), перфорированная нержавеющая сталь с заполнением минеральной ватой (мойка в чистых помещениях).
Что такое NRC?
Коэффициент снижения шума: среднее звукопоглощение на 250/500/1000/2000 Гц. Стандартная стекловолоконная облицовка 25 мм ≈ NRC 0,70; 50 мм ≈ NRC 0,85. Спецификации обычно требуют NRC ≥ 0,70 для коммерческих объектов, ≥ 0,80 для гостиничных, ≥ 0,90 для театров.
Что такое шум потока (регенерированный шум)?
Звук, возникающий при движении воздуха через пластины шумоглушителя. При скорости в сечении выше 6-8 м/с он может превысить тот шум, который шумоглушитель должен был снизить. Всегда подбирайте шумоглушитель с достаточной площадью сечения, чтобы скорость оставалась в расчётном диапазоне.
Могут ли станки Taokron изготавливать акустические воздуховоды?
Да: SBAL-V для прямоугольных внутренних и наружных листов двухслойного акустического воздуховода; SB-FS1535L для сварки угловых фланцев; плазменный резак для перфорации; продольно-резательный станок для подготовки облицовки; фланец TDF и профилегибочный станок (lockformer) для соединений. Сам акустический материал заказчик закупает отдельно.
В чём разница между облицовкой воздуховода и шумоглушителем?
Облицовка воздуховода: сплошной внутренний лайнер, поглощающий звук по всей длине воздуховода; ослабление на метр умеренное, но на длинных участках оно накапливается. Шумоглушитель (глушитель шума) представляет собой отдельную секцию воздуховода с оптимизированными внутренними пластинами, обычно длиной от 0,6 до 2,4 м, рассчитанную на высокие вносимые потери в определённых частотных полосах. Шумоглушители дают 10-30 дБ вносимых потерь там, где установлены; облицовка даёт 1-5 дБ на метр участка. Большинство систем ОВК используют и то, и другое: шумоглушители рядом с приточными установками и вентиляторными, облицовку на критических участках.
Что такое NRC и как его задают в спецификации?
NRC (коэффициент снижения шума) - это среднее значение коэффициента звукопоглощения на частотах 250, 500, 1000 и 2000 Гц, выраженное числом от 0,00 до 1,00. NRC 0,85 означает, что на этих частотах поглощается 85 процентов энергии падающего звука. Стандартная стекловолоконная облицовка воздуховодов толщиной 25 мм с фольгированным покрытием имеет NRC примерно 0,70; стекловолоконная облицовка 50 мм - примерно NRC 0,85. Спецификации проектов обычно требуют NRC ≥ 0,70 для обычных систем ОВК, ≥ 0,80 для гостиничных объектов, ≥ 0,90 для театров, студий звукозаписи и вещания. Значения NRC измеряются по ASTM C423.
Что такое шум потока (регенерированный шум) и почему он важен?
Регенерированный шум - это звук, создаваемый потоком воздуха при прохождении через фасонные части воздуховодов, заслонки, шумоглушители, ответвления и отводы. По мере увеличения размера шумоглушителя или плотности пластин для улучшения вносимого затухания растёт и регенерированный шум, потому что увеличивается скорость воздуха через шумоглушитель. При скорости на лобовом сечении выше примерно 6–8 м/с в помещениях, чувствительных к шуму, регенерированный шум может превысить шум, который шумоглушитель должен был снизить. Справочник ASHRAE (Applications, глава Sound & Vibration) содержит таблицы регенерированного шума. Подбирайте шумоглушители с достаточным поперечным сечением, чтобы скорость на лобовом сечении оставалась ниже 6 м/с для чувствительных помещений и 8 м/с для обычных коммерческих.
